Podle zprávy Lawrence Livermore National Laboratory, jako země, více než polovina toho, co utratíme za energii, bude zbytečná.
Jedním z primárních vinníků je teplo. Továrny, jako jsou ocelárny, vydávají ohromné množství energie ve formě tepla - ale toto teplo téměř vždy uniká do atmosféry, kde nemůže dělat moc dobře.
Tým vědců spolupracujících mezi Massachusetts Institute of Technology a Stanford University však vyvinul nový typ baterie, která může pomoci využít odvod tepla a přivést ho zpět do sítě, přičemž využívá méně známého principu zvaného termogalvanický efekt.
Většina výzkumů týkajících se přeměny odpadního tepla se až dosud soustředila na termoelektrickou energii. Například termoelektrické generátory v posledních několika letech rostly v oblibě. Systémy pohybují elektrony z horké strany vodivého materiálu, jako je kov, na chladnou stranu; jakmile tam, elektrony mohou být převedeny na proud na napájení zařízení nebo nabíjení baterie. Generátory se používají k napájení věcí, jako jsou rádiové a telemetrické systémy na plynovodech, jako záložní zdroje energie pro výzkumná pracoviště bez posádky a dokonce jako obnovitelný zdroj energie na roveru Mars Curiosity.
Systém je tak dobře známý a dobře prozkoumán, že se již používá v produktech orientovaných na spotřebitele, včetně populárního BioLite CampStove.
Ale podle Yi Cui, docenta ve Stanfordu, který pomáhal vést vývoj nové baterie, termoelektrické generátory nemohou adekvátně získávat energii z velkých rostlin a továren, které nefungují tak horké jako, řekněme, u táboráku.
Například odpadní teplo přicházející z ocelárny není dostatečně horké (nebo se baterie nemůže dostatečně ochladit), aby mohla fungovat termoelektrická reakce.
V úzké spolupráci s týmem MIT vedeným Gangem Chenem, výzkumníkem s hlubokým zázemím v termoelektrice, vyvinul Cui místo toho baterii navrženou speciálně pro takzvané „nízké“ teplo.
Nový koncept je soustředěn kolem poměrně standardní vodní baterie s kladnou a zápornou elektrodou. Tým umístil prázdnou baterii do oblasti se spoustou odpadního tepla a poté ji začal nabíjet. Jakmile byla baterie plně nabitá, ochladili ji na pokojovou teplotu, kdy byla vybita - a ochlazená baterie mohla vybít více energie, než do ní byla vložena.
To je v práci termogalvanický jev.
"Změna teploty způsobuje změnu volné energie a příkon se hodně mění, " říká Cui. Baterie ve skutečnosti odebírá energii z odpadního tepla - jinak plýtvá energií, která by mohla být přiváděna zpět do sítě.
Baterie, na rozdíl od termoelektrických systémů, nemohou v současné době jít zcela mimo síť, protože k nabíjení vyžadují stejnosměrný proud. Myšlenkou však je, že k tomu budete potřebovat méně energie z mřížky.
Tým stále experimentuje s tím, jak rychle může zahřát a ochladit baterie a kolikrát může být buňka cyklována, než se vyčerpá. V laboratoři trvá několik hodin, než baterie dokončí jeden cyklus nabíjení a vybíjení. Tým neprotlačil žádnou jednotlivou buňku více než 50 cykly.
V tuto chvíli nemáme jasnou představu o tom, kolik energie dokáže takový systém, jako je Cui. Cui nakonec předpokládá obvod několika článků, které mohou být instalovány v továrně. Jak teplota jedné buňky stoupá z vystavení odpadnímu teplu, další přechází do chladicího cyklu.
"Polovina z nich se nabíjí při vysoké teplotě a polovina z nich se vybíjí při nízké teplotě, " říká.
V současné době je primárním cílem odpadní teplo vyrobené z výroby, ale Cui se domnívá, že by systém mohl být v budoucnu použit jinde. Tým může také experimentovat s jinými materiály baterií, které by mohly umožnit aplikaci termogalvanického efektu na vyšší úrovně tepla, jako jsou ty, které jsou produkovány krbem nebo troubou.
V době, kdy se systémy sběru energie již stávají běžnou záležitostí v zahraničí, by systémy jako Cui mohly být neocenitelné při zkoumání nových oblastí energie ve Spojených státech. V příštích několika letech bude teplo z londýnského metra využito k zahřátí asi 1400 domů. A hodně dánské energie pochází z odpadního tepla.
S takovými vynálezy bychom mohli začít dohánět.
